Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων αποκάλυψε την αρχαιότερη μαύρη τρύπα που έχει επιβεβαιωθεί μέχρι σήμερα, η οποία υπήρχε μόλις 500 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Η ανακάλυψη αυτή δεν φέρνει μόνο στην επιφάνεια μια νέα κατανόηση για τα πρώτα στάδια του Σύμπαντος, αλλά εγείρει και ερωτήματα γύρω από την εξέλιξη των πρώτων γαλαξιών που φαίνεται να παραβιάζουν τις υπάρχουσες θεωρίες της κοσμολογίας.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal Letters, περιγράφει έναν μακρινό γαλαξία με το όνομα CAPERS-LRD-z9. Το αντικείμενο αυτό, περιβαλλόμενο από πυκνά νέφη αερίου, φιλοξενεί στο κέντρο του μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και χρονολογείται περίπου 13,3 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω, σε μια εποχή όπου το Σύμπαν ήταν μόλις στο 3% της σημερινής του ηλικίας. Η παρατήρηση έγινε με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, το οποίο εντόπισε τον συγκεκριμένο γαλαξία ως μέρος μιας κατηγορίας που οι αστρονόμοι αποκαλούν Little Red Dots.
Σύμφωνα με τον Steven Finkelstein, συν-συγγραφέα της μελέτης και διευθυντή του Cosmic Frontier Center στο University of Texas at Austin, η ανακάλυψη αυτών των μικρών, ερυθρών γαλαξιών ήταν μία από τις μεγαλύτερες εκπλήξεις από τα πρώτα δεδομένα του Webb.
Δεν μοιάζουν καθόλου με τους γαλαξίες που βλέπαμε μέσω του Hubble. Τώρα προσπαθούμε να κατανοήσουμε τη φύση τους και πώς δημιουργήθηκαν.
Οι λεγόμενοι Little Red Dot γαλαξίες έχουν χαρακτηριστική ερυθρή εμφάνιση στις εικόνες του Webb και είναι τόσο απόμακροι και αμυδροί που κανένα προηγούμενο τηλεσκόπιο δεν είχε τη δυνατότητα να τους εντοπίσει. Η ανακάλυψή τους προκάλεσε έντονες αναθεωρήσεις στη σύγχρονη κοσμολογία, καθώς η ισχυρή φωτεινότητά τους θα σήμαινε είτε υπερβολικά γρήγορη εξέλιξη για τα δεδομένα του Σύμπαντος είτε άγνωστους μέχρι σήμερα μηχανισμούς ανάπτυξης.
Σε προγενέστερη μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Ιανουάριο, ο Finkelstein και οι συνεργάτες του συγκέντρωσαν ένα από τα μεγαλύτερα δείγματα τέτοιων γαλαξιών, εκ των οποίων οι περισσότεροι φαίνεται να υπήρχαν στα πρώτα 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια του Σύμπαντος. Τα ευρήματα τότε υποδήλωναν ότι αρκετοί από αυτούς τους γαλαξίες πιθανότατα φιλοξενούσαν αναπτυσσόμενες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, γεγονός που θα μπορούσε να εξηγήσει την έντονη φωτεινότητά τους χωρίς να απαιτείται η παρουσία τεράστιου αριθμού άστρων. Παρ’ όλα αυτά, απαιτούνταν επιπλέον αποδείξεις.
Για τον λόγο αυτό, ο Finkelstein μαζί με τον Anthony Taylor, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο ίδιο ερευνητικό κέντρο, ανέλυσαν φασματοσκοπικά δεδομένα από το πρόγραμμα CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey) του Webb. Η φασματοσκοπία, μέσω της μέτρησης διαφορετικών μηκών κύματος φωτός, αποκαλύπτει κρίσιμες πληροφορίες για τη χημική σύσταση, την ταχύτητα και την κατεύθυνση κίνησης των κοσμικών αντικειμένων.
Όταν μια μαύρη τρύπα αλληλεπιδρά με το περιβάλλον της, δημιουργείται ένα ξεχωριστό φασματικό αποτύπωμα: το αέριο που πέφτει μέσα της εκπέμπει φως το οποίο τεντώνεται σε πιο ερυθρά μήκη κύματος καθώς απομακρύνεται από τον παρατηρητή, και σε πιο μπλε μήκη κύματος όταν πλησιάζει. «Λίγα πράγματα μπορούν να δημιουργήσουν αυτό το φαινόμενο», σημείωσε ο Taylor, υπογραμμίζοντας ότι το CAPERS-LRD-z9 το διαθέτει ξεκάθαρα. Παρόλο που και άλλοι LRD γαλαξίες έχουν δείξει ενδείξεις ύπαρξης μαύρων τρυπών, αυτός είναι ο αρχαιότερος τέτοιος εντοπισμός μέχρι σήμερα.
Η ανακάλυψη ενισχύει την υπόθεση ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι η πιθανή πηγή της απροσδόκητης φωτεινότητας αυτών των γαλαξιών. Παράλληλα, προσφέρει μια ερμηνεία για το έντονο ερυθρό τους χρώμα: καθώς το φως διασχίζει ένα παχύ νέφος αερίου γύρω από τη μαύρη τρύπα, «τεντώνεται» και μετατοπίζεται σε πιο μακρά μήκη κύματος.
Το εύρημα ενδέχεται επίσης να φέρει νέες γνώσεις για την εξέλιξη των μαύρων τρυπών. Οι υπολογισμοί της ομάδας δείχνουν ότι η μαύρη τρύπα στο κέντρο του CAPERS-LRD-z9 έχει μάζα έως και 300 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου. Αν ληφθεί υπόψη η ηλικία του Σύμπαντος όταν σχηματίστηκε, η παρουσία ενός τόσο μαζικού αντικειμένου υποδηλώνει πως είτε οι πρώιμες μαύρες τρύπες αναπτύχθηκαν πολύ πιο γρήγορα απ’ ό,τι πιστεύαμε, είτε ξεκίνησαν ήδη με πολύ μεγαλύτερη μάζα απ’ ό,τι προβλέπουν τα σημερινά κοσμολογικά μοντέλα.
«Το να βρίσκουμε τέτοια αντικείμενα τόσο νωρίς στην ιστορία του Σύμπαντος είναι συγκλονιστικό», ανέφερε ο Finkelstein. Η μαύρη τρύπα του CAPERS-LRD-z9 μπορεί να αποδειχθεί κομβική για την κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες και πώς αναπτύχθηκαν σε τόσο μικρό χρονικό διάστημα.
[via]
